Numéro
J. Physique Lett.
Volume 45, Numéro 1, janvier 1984
Page(s) 31 - 38
DOI https://doi.org/10.1051/jphyslet:0198400450103100
J. Physique Lett. 45, 31-38 (1984)
DOI: 10.1051/jphyslet:0198400450103100

Periodic spinodal decomposition in a binary fluid under shear

D. Beysens1 et F. Perot2

1  SPRM, CEN Saclay, 91191 Gif sur Yvette, France
2  Laboratoire des Signaux et Systèmes, CNRS, Sup.-Elec., 91190 Gif sur Yvette, France


Abstract
Light scattering techniques have been used to study the phase separation of a sheared binary fluid of nitrobenzene and n-hexane at critical composition. Shear was seen to prevent the development of decomposition. The system is quenched when the shear is removed, allowing anisotropic spinodal decomposition rings to appear. When a periodic (frequency Ω) shear was applied, a permanent anisotropic ring pattern was formed. The radius of the ring, in units of the correlation length, exhibits a scaled behaviour versus Ω-1 or the time t after the quench, if Ω-1 or t are expressed in units of the fluctuation lifetime. Mean-field theory seems to be relevant.


Résumé
On étudie par diffusion de la lumière le changement de phase d'un mélange critique de nitrobenzène et n-hexane soumis à un cisaillement hydrodynamique. Celui-ci empêche le processus de décomposition de se développer. Lorsque l'on stoppe brutalement le cisaillement, le système est alors soumis à l'équivalent d'une trempe, et des anneaux anisotropes de décomposition spinodale apparaissent. Si l'on applique un cisaillement périodique (fréquence Ω), on observe alors des anneaux anisotropes permanents. Le rayon de l'anneau, en unité de longueur de corrélation, obéit à une loi d'échelle par rapport à Ω -1 ou au temps t après la trempe, si Ω-1 ou t sont exprimés en unités de temps de vie des fluctuations. Les théories de champ moyen semblent bien décrire les résultats.

PACS
6475 - Solubility, segregation, and mixing.
7835 - Brillouin and Rayleigh scattering: other light scattering condensed matter.

Key words
critical mixtures -- light scattering -- organic compounds -- spinodal decomposition -- light scattering -- nitrobenzene n hexane -- spinodal decomposition -- binary fluid -- phase separation -- sheared binary fluid -- critical composition -- anisotropic spinodal decomposition rings -- fluctuation lifetime